60. 용융 아연의 알루미늄은 용융 아연도금에 어떤 영향을 미치나요?

알루미늄(A1)은 FCC(면심 입방체) 결정 구조를 지닌 은백색-금속입니다. 격자 상수는 404959.6nm, 원자 질량은 26.8, 녹는점은 658도, 끓는점은 2000도입니다. 상업용 아연 제품에는 용융 아연 도금 중에 의도적으로 첨가되는 알루미늄이 포함되어 있지 않습니다.- 이 공정은 아연 도금 강관 표면의 광택 향상, 유연성 향상, 철-아연 합금층의 미세 구조 수정, 용융 아연에서 철의 영향을 중화하는 세 가지 주요 목적을 제공합니다. (1) 알루미늄은 아연도금강관의 표면광택과 유연성을 향상시킨다.
이론적으로 아연욕조의 알루미늄 함량은 0.02%만으로도 이 목표를 달성하기에 충분합니다. 그러나 알루미늄은 아연 표면에서 쉽게 산화되기 때문에 경험적 증거에 따르면 필요한 0.02% 수준을 유지하려면 약 0.2%의 알루미늄을 첨가해야 합니다. 알루미늄과 산소 사이의 강한 친화력은 산소 확산을 효과적으로 차단하는 알루미늄 산화물 층을 형성하여 밑에 있는 용융 알루미늄과 아연을 모두 산화로부터 보호합니다. 이 보호 메커니즘은 또한 아연욕조에 있는 다른 금속 원소의 산화를 방지합니다. 잘 알려진 바와 같이, 아연 산화는 황색 산화아연을 생성하며, 납 및 카드뮴 산화물은 유사한 황색을 띤다. 알루미늄의 보호 역할이 없으면 아연 도금 표면이 노란색 화합물로 심하게 얼룩져 광택이 크게 손상됩니다. 따라서 용융 아연도금에서는 광택 마감을 얻기 위해 적절한 양의 알루미늄을 첨가하는 것이 필수적입니다. 또한, 아연 도금층의 알루미늄 함량이 0.2%이므로 최적의 장식 패턴을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 아연 도금 층의 탁월한 유연성도 보장됩니다.
그러나 미국재료시험학회(ASTM)에서는 알루미늄을 광택 금속 첨가제로 사용하지 말 것을 권고하고 있으며, 사용하는 경우 그 함량을 0.01% 이하로 제한해야 합니다.
(2) 아연도금층의 미세구조 변경 이론적으로 용융 아연의 알루미늄 함량 0.2~0.3%는 아연도금층의 미세구조를 변경하는 데 충분합니다. 그러나 실제 생산에서 알루미늄은 용융 아연의 산소와 쉽게 반응하여 소비됩니다. 목표 알루미늄 함량을 유지하려면 약 1.5%-3.5%의 알루미늄을 추가해야 합니다. 알루미늄 함량이 미세 구조에 어떻게 영향을 미치는지 보여주기 위해 낮은 알루미늄 농도에서 높은 알루미늄 농도로의 변화를 분석합니다. 알루미늄 함량이 0.05% 증가하면 아연 도금층의 표면 광택이 향상되지만 미세 구조에는 영향을 미치지 않습니다. 따라서 아연도금층은 부착층(단계 a), 중간층(단계 Y), 약간 균열이 발생한 격자층(단계 81), 순수 아연의 부동층(단계 S)(단계 n)으로 구성된 순수한 아연 액체에서 생성된 것과 동일한 조성을 유지합니다. 주요 차이점은 순수한 아연 액체와 비교하여 상의 뚜렷한 결정 형태에 있습니다.
아연액의 알루미늄 함량이 0.1%일 때 부유층(3상)의 결정화는 큰 블록 형태로 나타나며 연속층이 아닌 일종의 분리된 개재물이다.
아연 액체의 알루미늄 함량이 0.15%일 때 부동층(단계 5)의 분포는 연속적인 층이 아니라 일부 더 크고 분리된 결정 클러스터이며 그리드 층(단계 81)만이 약간 더 조밀한 구조를 나타냅니다.
아연욕의 알루미늄 함량이 0.24%에 도달하면 합금 효과가 부식 방지에 매우 효과적입니다. 아연욕을 440도에서 1시간 동안 유지하여 도금한 경우 제거 및 검사시 반응이 관찰되지 않는다. 결과적으로, 샘플의 아연 도금 층은 순수한 아연 층으로만 구성됩니다. 이는 알루미늄이 강관과 반응하여 FeAl₃(또는 Fe2AlO) 화합물 피막을 형성하여 철이온이 아연층으로 확산되는 것을 방해하기 때문에 발생합니다.
위에서 설명한 바와 같이, 알루미늄 함량은 아연 도금층의 미세 구조를 변경하는 핵심 요소입니다. 알루미늄 함량이 고정되면 아연 침지 시간, 유동성(그림 3 참조-5) 및 온도-를 포함한 다른 공정 매개변수-도 아연 층의 미세 구조에 영향을 미칩니다. 따라서 용융 아연 도금 생산에서 이 세 가지 요소 간의 상호 작용은 공정 사양에 따라 결정됩니다. 지정된 작동 조건을 엄격하게 준수해야만 원하는 아연 도금 층을 얻을 수 있습니다.
(3) 아연욕에서 철의 효과는 알루미늄이 아연욕에서 철과 결합하여 FeAl, FeAl2 및 FeAl3의 세 가지 화합물을 형성하여 아연 도금 코팅에 대한 영향을 감소시키기 때문에 상쇄됩니다.